KR20230004120A - Apparatus and method for treating substrate - Google Patents

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이장희
박영학
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to an apparatus for treating substrate, which comprises: a process chamber having a reaction space provided with one or more insulating members exposed thereto; a substrate support member supporting the substrate in the reaction space; a gas supply member selectively supplying passivation gas and process gas to the reaction space; a plasma source exciting the passivation gas or the process gas into plasma; and a controller controlling the gas supply member and the plasma source, wherein the controller controls the gas supply member and the plasma source so that the passivation gas is supplied to the reaction space while the substrate is not brought into the reaction space, and the supplied passivation gas is excited into plasma. Accordingly, the surface of the substrate can be effectively performed.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}Substrate processing device and substrate processing method {APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}

본 실시예는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.This embodiment relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라 활성 영역의 크기도 감소하게 되었다. 이로서 활성 영역에 형성되는 MOS 트랜지스터의 채널 길이도 줄어들게 되었다. MOS 트랜지스터 채널 길이가 작아지면, 단채널 효과(Short Channel Effect)에 의해 트랜지스터의 동작 성능을 저하시킨다. 이로써 기판 상에 형성되는 소자들의 크기를 축소시키면서 소자의 성능을 극대화시키기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.As semiconductor devices are highly integrated, the size of active regions has also decreased. As a result, the channel length of the MOS transistor formed in the active region is also reduced. When the channel length of a MOS transistor is reduced, operation performance of the transistor is deteriorated due to a short channel effect. Accordingly, various studies are being conducted to maximize the performance of the devices while reducing the size of the devices formed on the substrate.

이중 대표적인 것으로 핀(fin) 구조를 가지는 핀 펫(fin-FET) 소자를 들 수 있다. 이와 같은 핀펫 소자는 규소(Si)를 포함하는 웨이퍼 등의 기판을 식각하여 형성될 수 있다. 이때, 식각 과정에서 발생되는 기판 표면의 거칠기는 트랜지스터의 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 이에, 일반적으로는 라디칼을 기판 표면에 전달하는 어닐링 처리를 통해 기판 표면 손상과 거칠기를 개선한다. 이러한 손상을 치유하기 위한 방법으로서 수소 플라스마를 이용한 어닐링 방법이 제안된 바 있다. 이 방법은 공정 챔버에 수소를 주입하고 플라스마를 형성하면, 라디칼 형태의 수소가 채널 표면에 있는 실리콘 원자를 이동 가능하게 만듦으로써 이러한 손상을 치유하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이를 실제로 플라스마 처리 장치에 적용을 하기 위해서는 파티클 발생과 같은 여러 문제들이 해결될 필요가 있다.Among them, a typical example is a fin-FET device having a fin structure. Such a FinFET device may be formed by etching a substrate such as a wafer containing silicon (Si). At this time, the roughness of the surface of the substrate generated during the etching process may cause performance degradation of the transistor. Accordingly, in general, damage and roughness of the substrate surface are improved through an annealing treatment that transfers radicals to the substrate surface. As a method for healing such damage, an annealing method using hydrogen plasma has been proposed. This method is known to heal this damage by injecting hydrogen into the process chamber and forming a plasma, allowing the hydrogen in the form of radicals to move the silicon atoms on the channel surface. However, in order to actually apply this to a plasma processing device, several problems such as particle generation need to be solved.

종래에는 상술한 파티클 발생 문제를 해소하기 위하여, 수소 플라즈마 어닐링 처리의 전단계로서 반응 챔버 내주의 절연성 부재들의 표면을 질소 패시베이션하는 단계가 수행되었다. 그러나, 종래의 패시베이션 방법은 챔버 내 파티클 발생 문제를 해소 가능하나, 수소 플라즈마 어닐링 처리 진행중에 기판 내의 질소 농도를 변화시키는 문제가 있다. 구체적으로, 도 1은 종래에 따른 기판 처리 방법을 수행하는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다. 도 1의 (a)는 패시베이션 단계 이후의 공정 챔버를 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 수소 플라즈마 어닐링 이후의 공정 챔버를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 패시베이션 단계는 질소 농도가 높은 강한 플라즈마를 이용하여 패시베이션을 수행한다. 이에 따라, 패시베이션 단계 이후의 챔버 내부 또는 절연성 부재에 잔류하는 질소의 농도가 높아, 이후 진행되는 수소 플라즈마 어닐링 단계에서 기판에 증착되는 질소의 농도 또한 높은 문제가 있다.Conventionally, in order to solve the above-mentioned particle generation problem, a step of nitrogen passivating the surface of insulating members in the reaction chamber as a step before the hydrogen plasma annealing treatment was performed. However, the conventional passivation method can solve the problem of particle generation in the chamber, but has a problem of changing the nitrogen concentration in the substrate during the hydrogen plasma annealing process. Specifically, FIG. 1 is a diagram showing a substrate processing apparatus for performing a conventional substrate processing method. Figure 1 (a) is a view showing the process chamber after the passivation step, Figure 1 (b) is a view showing the process chamber after hydrogen plasma annealing. Referring to FIG. 1 , in a conventional passivation step, passivation is performed using strong plasma having a high nitrogen concentration. Accordingly, since the concentration of nitrogen remaining in the chamber or the insulating member after the passivation step is high, the concentration of nitrogen deposited on the substrate in the subsequent hydrogen plasma annealing step is also high.

또한, 기판 내의 질소 농도가 변화됨에 따라 어닐링 이후 후속 공정에서 산화막의 성장이 일정하지 않게 되는 문제가 있다.In addition, as the nitrogen concentration in the substrate changes, there is a problem in that the growth of the oxide film is not constant in a subsequent process after annealing.

본 실시예는 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present embodiment is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of efficiently processing a substrate.

또한, 본 실시예는 기판에 대한 표면 처리를 효과적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present embodiment is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of effectively performing surface treatment on a substrate.

또한, 본 실시예는 장치에 제공되는 절연성 부재들을 보호하고, 기판에 파티클 오염을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present embodiment is to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of protecting insulating members provided in the apparatus and minimizing particle contamination on the substrate.

또한, 본 실시예는 기판 내 질소 농도를 일정하게 유지할 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present embodiment is to provide a substrate processing method capable of maintaining a constant nitrogen concentration in the substrate.

또한, 본 실시예는 일정한 두께의 막을 성장시킬 수 있는 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.In addition, an object of the present embodiment is to provide a substrate processing method capable of growing a film of a constant thickness.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited thereto, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 실시예는 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 반응 공간을 가지며 하나 이상의 절연성 부재가 상기 반응 공간에 노출되어 제공되는 공정 챔버; 상기 반응 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재; 상기 반응 공간으로 패시베이션 가스 및 공정 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 부재; 상기 패시베이션 가스 또는 상기 공정 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스; 및 상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 반응 공간에 상기 기판이 반입되지 않은 상태에서 상기 패시베이션 가스가 상기 반응 공간으로 공급되고, 공급된 상기 패시베이션 가스가 플라즈마로 여기되도록 상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어한다.This embodiment provides an apparatus for processing a substrate. A substrate processing apparatus includes a process chamber having a reaction space and provided with one or more insulating members exposed to the reaction space; a substrate supporting member supporting a substrate in the reaction space; a gas supply member selectively supplying passivation gas and process gas to the reaction space; a plasma source that excites the passivation gas or the process gas into plasma; and a controller controlling the gas supply member and the plasma source, wherein the controller supplies the passivation gas to the reaction space in a state in which the substrate is not loaded into the reaction space, and supplies the passivation gas to the reaction space. The gas supply member and the plasma source are controlled so as to be excited with plasma.

상기 공정 챔버에는, 상기 반응 공간을 배기하는 배기 라인과, 상기 배기 라인 상에 설치되는 감압 부재가 제공되고, 상기 제어기는, 상기 반응 공간의 압력이 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력이 되도록 상기 감압 부재를 제어할 수 있다.The process chamber is provided with an exhaust line for exhausting the reaction space, and a decompression member installed on the exhaust line, and the controller controls the decompression member so that the pressure in the reaction space becomes between 150 mTorr and 1000 mTorr. You can control it.

상기 제어기는, 상기 패시베이션 가스가 10sccm 내지 1000sccm으로 10초 내지 60초 동안 공급되도록 제어할 수 있다.The controller may control the passivation gas to be supplied at 10 sccm to 1000 sccm for 10 seconds to 60 seconds.

상기 절연성 부재는, 쿼츠, Al2O3, AlN 및 Y2O3 중 어느 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다.The insulating member may be made of one or more of quartz, Al2O3, AlN, and Y2O3.

상기 패시베이션 가스는 질소계 가스를 포함할 수 있다.The passivation gas may include a nitrogen-based gas.

상기 패시베이션 가스는 수소 가스 또는 불활성 가스를 더 포함할 수 있다.The passivation gas may further include hydrogen gas or an inert gas.

상기 수소 가스 또는 상기 불활성 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급될 수 있다.The hydrogen gas or the inert gas may be supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm.

상기 패시베이션 가스로부터 여기된 플라즈마는 상기 절연성 부재와 반응하여 상기 절연성 부재의 표면을 패시베이션할 수 있다.Plasma excited from the passivation gas may react with the insulating member to passivate a surface of the insulating member.

상기 제어기는, 상기 절연성 부재의 표면이 패시베이션된 후에 기판이 상기 반응 공간으로 반입되도록 제어할 수 있다.The controller may control a substrate to be carried into the reaction space after the surface of the insulating member is passivated.

상기 가스 공급 부재는, 공정 가스를 상기 반응 공간으로 공급하는 제1가스 공급 부재; 및 상기 패시베이션 가스를 상기 반응 공간으로 공급하는 제2가스 공급 부재를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입된 후에 상기 반응 공간으로 상기 공정 가스가 공급되도록 상기 제2가스 공급 부재를 제어할 수 있다.The gas supply member may include a first gas supply member supplying process gas to the reaction space; and a second gas supply member supplying the passivation gas to the reaction space, wherein the controller controls the second gas supply member to supply the process gas to the reaction space after the substrate is loaded into the reaction space. can control.

상기 공정 가스는 수소를 포함할 수 있다.The process gas may include hydrogen.

상기 제어기는, 상기 반응 공간으로 반입된 상기 기판에 대하여 수소 플라즈마 어닐링 처리가 수행되도록 상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어할 수 있다.The controller may control the gas supply member and the plasma source to perform hydrogen plasma annealing on the substrate brought into the reaction space.

본 실시예는 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 반응 공간 내부의 절연성 부재를 패시베이션하는 단계; 및 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계를 포함하고, 상기 반응 공간 내부의 절연성 부재를 패시베이션 하는 단계는, 상기 반응 공간으로 기판이 반입되지 않은 반응 챔버를 제공하는 단계; 상기 반응 공간 내에 패시베이션 가스를 공급하는 단계; 및 상기 패시베이션 가스를 플라즈마로 여기시키는 단계를 포함한다.This embodiment provides a method of processing a substrate. A substrate processing method includes passivating an insulating member inside a reaction space; and subjecting the substrate to hydrogen plasma annealing, wherein the passivating the insulating member inside the reaction space includes: providing a reaction chamber in which no substrate is loaded into the reaction space; supplying a passivation gas into the reaction space; and exciting the passivation gas into plasma.

상기 패시베이션 단계에서 상기 반응 공간의 압력은 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력을 유지할 수 잇다.In the passivation step, the pressure of the reaction space may maintain a pressure between 150 mTorr and 1000 mTorr.

상기 패시베이션 가스는 상기 질소계 가스를 포함하되, 상기 질소계 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급될 수 있다.The passivation gas includes the nitrogen-based gas, and the nitrogen-based gas may be supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm.

상기 패시베이션 가스는 상기 수소 가스 또는 불활성 가스를 더 포함하되, 상기 수소 가스 또는 상기 불활성 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 상기 질소계 가스와 함께 공급될 수 있다.The passivation gas may further include the hydrogen gas or an inert gas, and the hydrogen gas or the inert gas may be supplied together with the nitrogen-based gas at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm.

상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계는 상기 패시베이션 단계 이후에 진행될 수 있다.The hydrogen plasma annealing treatment of the substrate may be performed after the passivation step.

상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계는, 상기 반응 공간에 기판을 반입하는 단계; 상기 반응 공간 내에 공정 가스를 공급하는 단계; 및 상기 공정 가스를 플라즈마로 여기시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of subjecting the substrate to hydrogen plasma annealing may include: introducing the substrate into the reaction space; supplying a process gas into the reaction space; and exciting the process gas into plasma.

상기 공정 가스는 수소 가스 또는 불활성 가스를 포함할 수 있다.The process gas may include hydrogen gas or an inert gas.

본 실시예는 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 반응 공간을 가지며 하나 이상의 절연성 부재가 상기 반응 공간에 노출되어 제공되는 공정 챔버; 상기 반응 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재; 상기 반응 공간으로 질소계 가스를 포함하는 패시베이션 가스 및 수소를 포함하는 공정 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 부재; 상기 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스; 및 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입되기 전에 상기 반응 공간으로 상기 패시베이션 가스를 공급하여 상기 절연성 부재를 패시베이션 처리하는 제1단계와, 상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입된 이후 상기 반응 공간으로 상기 공정 가스를 공급하여 상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 제2단계가 순차로 진행되도록 제어하되, 상기 제어기는, 상기 반응 공간의 압력이 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력이 되도록 제어된 분위기에서, 상기 패시베이션 가스가 10sccm 내지 1000sccm 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급되도록 제어한다.This embodiment provides an apparatus for processing a substrate. A substrate processing apparatus includes a process chamber having a reaction space and provided with one or more insulating members exposed to the reaction space; a substrate supporting member supporting a substrate in the reaction space; a gas supply member selectively supplying a passivation gas containing nitrogen-based gas and a process gas containing hydrogen into the reaction space; a plasma source that excites the gas into plasma; and a controller, wherein the controller performs a first step of passivating the insulating member by supplying the passivation gas into the reaction space before the substrate is loaded into the reaction space; After the process gas is supplied into the reaction space, the second step of hydrogen plasma annealing of the substrate is sequentially performed, and the controller controls the pressure of the reaction space to be between 150 mTorr and 1000 mTorr. In the atmosphere, the passivation gas is controlled to be supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm.

본 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공할 수 있다.According to this embodiment, it is possible to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of efficiently processing a substrate.

또한, 기판에 대한 표면 처리를 효과적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of effectively performing surface treatment on a substrate.

또한, 장치에 제공되는 절연성 부재들을 보호하고, 기판에 파티클 오염을 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to protect insulating members provided in the device and to minimize particle contamination on the substrate.

또한, 기판 내 질소 농도를 일정하게 유지할 수 있다.In addition, the nitrogen concentration in the substrate can be kept constant.

또한, 일정한 두께의 막을 성장시킬 수 있다.In addition, a film of a certain thickness can be grown.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1은 종래에 따른 기판 처리 방법을 수행하는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 4는 도 3의 S100 단계에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 5는 도 3의 S100 단계를 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 S100 단계를 거쳐, 절연성 부재들의 표면이 질소 패시베이션되어 변화하는 것을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 S200 단계에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 8은 도 3의 S200 단계를 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법과 비교예에 따른 기판 처리 방법의 산화막 두께의 변화를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법과 비교예에 따른 기판 처리 방법의 기판 내의 질소 농도를 비교한 그래프이다.1 is a view showing a substrate processing apparatus for performing a conventional substrate processing method.
2 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow chart showing a substrate processing method according to step S100 of FIG. 3 .
FIG. 5 is a view showing an appearance of a substrate processing apparatus performing step S100 of FIG. 3 .
FIG. 6 is a view schematically showing that the surfaces of insulating members undergo nitrogen passivation and change through step S100 of FIG. 3 .
7 is a flow chart showing a substrate processing method according to step S200 of FIG. 3 .
FIG. 8 is a view showing a substrate processing apparatus performing step S200 of FIG. 3 .
9 is a graph comparing changes in oxide film thickness between a substrate processing method according to an embodiment of the present invention and a substrate processing method according to a comparative example.
10 is a graph comparing nitrogen concentration in a substrate of a substrate processing method according to an embodiment of the present invention and a substrate processing method according to a comparative example.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in describing preferred embodiments of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and actions.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.'Including' a certain component means that other components may be further included, rather than excluding other components unless otherwise stated. Specifically, terms such as "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features or It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, the second element may also be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning. .

이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 플라스마 공정 처리를 수행한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 부재(200), 가스 공급 부재(300), 마이크로파 인가 유닛(400), 그리고 제어기(500)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the substrate processing apparatus 10 performs a plasma process on the substrate W. The substrate processing apparatus 10 includes a process chamber 100 , a substrate support member 200 , a gas supply member 300 , a microwave applying unit 400 , and a controller 500 .

공정 챔버(100)는 반응 공간(101)을 가질 수 있다. 반응 공간(101)은 기판(W)이 처리되는 공간일 수 있다. 공정 챔버(100)의 일 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 공정 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 개구는 도어(미도시)에 의해 개폐된다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(121)과 연결된다. 배기 라인(121)은 감압 부재(123)와 연결될 수 있다. 감압 부재(123)는 펌프일 수 있다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 외부로 배출될 수 있다.The process chamber 100 may have a reaction space 101 . The reaction space 101 may be a space in which the substrate W is processed. An opening (not shown) may be formed in one sidewall of the process chamber 100 . The opening is provided as a passage through which the substrate W can enter and exit the process chamber 100 . The opening is opened and closed by a door (not shown). An exhaust hole 102 is formed on the bottom surface of the process chamber 100 . The exhaust hole 102 is connected to the exhaust line 121 . The exhaust line 121 may be connected to the pressure reducing member 123 . The pressure reducing member 123 may be a pump. Reaction by-products generated during the process and gas remaining in the process chamber 100 may be discharged to the outside through the exhaust line 121 .

반응 공간(101)의 압력은 감압 부재(123)가 배기 라인(121)을 통해 제공하는 감압에 의해 설정 압력으로 유지될 수 있다. 반응 공간(101)의 압력은 진공에 가까운 압력으로 유지될 수 있다. 즉, 공정 챔버(100)는 기판(W)을 처리하는 동안 반응 공간(101)의 압력이 진공에 가까운 압력으로 유지되는 진공 챔버일 수 있다. 예컨대, 후술하는 제어기(500)는 반응 공간(101)의 압력이 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력이 되도록 감압 부재(123)를 제어할 수 있다.The pressure in the reaction space 101 may be maintained at a set pressure by reducing the pressure provided by the pressure reducing member 123 through the exhaust line 121 . The pressure in the reaction space 101 may be maintained at a pressure close to vacuum. That is, the process chamber 100 may be a vacuum chamber in which the pressure of the reaction space 101 is maintained at a pressure close to vacuum while processing the substrate W. For example, the controller 500 described later may control the pressure reducing member 123 so that the pressure in the reaction space 101 is between 150 mTorr and 1000 mTorr.

공정 챔버(100) 내부에는 기판 지지 부재(200)가 위치한다. 기판 지지 부재(200)는 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 부재(200)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척(ESC)을 포함할 수 있다.A substrate support member 200 is positioned inside the process chamber 100 . The substrate support member 200 supports the substrate (W). The substrate support member 200 may include an electrostatic chuck (ESC) that adsorbs the substrate W using electrostatic force.

일 실시 예에 따른 기판 지지 부재(200)는 정전척(ESC)을 포함하는 것으로 설명된다. 기판 지지 부재(200)는 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 절연판(270), 그리고 포커스 링(280)을 포함한다.The substrate support member 200 according to one embodiment is described as including an electrostatic chuck (ESC). The substrate support member 200 includes a dielectric plate 210 , a lower electrode 220 , a heater 230 , a support plate 240 , an insulating plate 270 , and a focus ring 280 .

유전판(210)은 기판 지지 부재(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1공급 유로(211)가 형성된다. 제1공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면을 향하는 방향으로 연장되게 제공된다. 제1공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수개 형성된다. 제1공급 유로(211)는 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.The dielectric plate 210 is positioned at an upper end of the substrate support member 200 . The dielectric plate 210 is provided with a disk-shaped dielectric substance. A substrate W is placed on the upper surface of the dielectric plate 210 . The upper surface of the dielectric plate 210 has a radius smaller than that of the substrate (W). Therefore, the edge region of the substrate W is located outside the dielectric plate 210 . A first supply channel 211 is formed in the dielectric plate 210 . The first supply passage 211 is provided to extend from the top surface of the dielectric plate 210 toward the bottom surface. A plurality of first supply passages 211 are spaced apart from each other. The first supply passage 211 is provided as a passage through which a heat transfer medium is supplied to the lower surface of the substrate W.

유전판(210)의 내부에는 하부 전극(220)과 히터(230)가 매설된다. 하부 전극(220)은 히터(230)의 상부에 위치한다. 하부 전극(220)은 하부 전원(221)과 전기적으로 연결된다. 하부 전원(221)은 직류 전원을 포함한다. 하부 전극(220)과 하부 전원(221) 사이에는 하부 전원 스위치(222)가 설치된다. 하부 전극(220)은 하부 전원 스위치(222)의 온/오프(ON/OFF)에 의해 하부 전원(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하부 전원 스위치(222)가 온(ON) 되면, 하부 전극(220)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(220)에 인가된 전류에 의해 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착된다.A lower electrode 220 and a heater 230 are buried inside the dielectric plate 210 . The lower electrode 220 is positioned above the heater 230 . The lower electrode 220 is electrically connected to the lower power supply 221 . The lower power supply 221 includes a DC power supply. A lower power switch 222 is installed between the lower electrode 220 and the lower power supply 221 . The lower electrode 220 may be electrically connected to the lower power source 221 by turning on/off the lower power switch 222 . When the lower power switch 222 is turned on, DC current is applied to the lower electrode 220 . Electric force is applied between the lower electrode 220 and the substrate W by the current applied to the lower electrode 220 , and the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210 by the electric force.

히터(230)는 기판(W)의 온도를 설정 온도로 조절하는 온도 조절 부재일 수 있다. 또한, 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다. 히터(230)는 히터 전원(231)으로부터 전력을 전달받아 승온될 수 있다. 또한, 히터(230)와 히터 전원(231) 사이에는 히터 전원 스위치(232)가 설치될 수 있다. 히터(230)는 히터 전원 스위치(232)의 온/오프에 의해 히터 전원(231)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 히터 전원(231)이 히터(230)에 인가하는 전력의 크기에 따라 히터(230)의 온도는 달라질 수 있다. 예컨대, 히터(230)에 인가되는 전력의 크기에 비례하여 히터(230)의 온도도 함께 높아질 수 있다. 또한, 히터(230)는 히터(230)의 온도를 센싱하는 히터 센서(미도시)와 서로 연결될 수 있다. 히터 센서는 히터(230)의 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 히터(230)의 실시간 온도를 후술하는 제어기(500)로 전달할 수 있다. 제어기(500)는 히터 센서가 감지하는 히터(230)의 온도에 근거하여 히터(230)에 전달되는 전력의 크기를 달리할 수 있다.The heater 230 may be a temperature control member that controls the temperature of the substrate W to a set temperature. In addition, the substrate W is maintained at a predetermined temperature by the heat generated by the heater 230 . The heater 230 includes a spiral coil. The heaters 230 may be embedded in the dielectric plate 210 at regular intervals. The heater 230 may be heated by receiving electric power from the heater power source 231 . In addition, a heater power switch 232 may be installed between the heater 230 and the heater power supply 231 . The heater 230 may be electrically connected to the heater power source 231 by turning on/off the heater power switch 232 . In addition, the temperature of the heater 230 may vary according to the magnitude of power applied to the heater 230 by the heater power source 231 . For example, the temperature of the heater 230 may also increase in proportion to the magnitude of power applied to the heater 230 . In addition, the heater 230 may be connected to a heater sensor (not shown) that senses the temperature of the heater 230 . The heater sensor may sense the temperature of the heater 230 in real time and transmit the detected temperature of the heater 230 to the controller 500 to be described later. The controller 500 may vary the amount of power delivered to the heater 230 based on the temperature of the heater 230 sensed by the heater sensor.

유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1순환 유로(241), 제2순환 유로(242), 그리고 제2공급 유로(243)가 형성된다.A support plate 240 is positioned below the dielectric plate 210 . The bottom surface of the dielectric plate 210 and the top surface of the support plate 240 may be bonded by an adhesive 236 . The support plate 240 may be made of aluminum. The upper surface of the support plate 240 may be stepped so that the center area is higher than the edge area. The central region of the top surface of the support plate 240 has an area corresponding to the bottom surface of the dielectric plate 210 and is bonded to the bottom surface of the dielectric plate 210 . A first circulation passage 241 , a second circulation passage 242 , and a second supply passage 243 are formed in the support plate 240 .

제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.The first circulation passage 241 is provided as a passage through which the heat transfer medium is circulated. The first circulation passage 241 may be formed in a spiral shape inside the support plate 240 . Alternatively, in the first circulation passage 241 , ring-shaped passages having different radii may have the same center. Each of the first circulation passages 241 may communicate with each other. The first circulation channels 241 are formed at the same height.

제2순환 유로(242)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.The second circulation passage 242 serves as a passage through which the cooling fluid circulates. The second circulation passage 242 may be formed in a spiral shape inside the support plate 240 . Alternatively, the second circulation passage 242 may be arranged such that ring-shaped passages having different radii have the same center. Each of the second circulation passages 242 may communicate with each other. The second circulation passage 242 may have a larger cross-sectional area than the first circulation passage 241 . The second circulation passages 242 are formed at the same height. The second circulation passage 242 may be located below the first circulation passage 241 .

제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다.The second supply passage 243 extends upward from the first circulation passage 241 and is provided on the upper surface of the support plate 240 . The second supply passage 243 is provided in a number corresponding to the first supply passage 211 and connects the first circulation passage 241 and the first supply passage 211 .

제1순환 유로(241)는 열전달 매체 공급 라인(251)을 통해 열전달 매체 저장부(252)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(252)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(251)을 통해 제1순환 유로(241)에 공급되며, 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 기판 지지 부재(200)으로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라스마에 함유된 이온 입자들은 기판 지지 부재(200)에 형성된 전기력에 끌려 기판 지지 부재(200)으로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 헬륨 가스를 통해 기판 지지 부재(200)으로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정온도로 유지될 수 있다.The first circulation passage 241 is connected to the heat transfer medium storage unit 252 through a heat transfer medium supply line 251 . A heat transfer medium is stored in the heat transfer medium storage unit 252 . The heat transfer medium contains an inert gas. According to an embodiment, the heat transfer medium includes helium (He) gas. The helium gas is supplied to the first circulation passage 241 through the supply line 251 and is supplied to the lower surface of the substrate W through the second supply passage 243 and the first supply passage 211 sequentially. The helium gas serves as a medium through which heat transferred from the plasma to the substrate W is transferred to the substrate support member 200 . The ion particles contained in the plasma are attracted to the electric force formed in the substrate support member 200 and move toward the substrate support member 200, and collide with the substrate W during the movement to perform an etching process. When the ion particles collide with the substrate (W), heat is generated in the substrate (W). Heat generated from the substrate W is transferred to the substrate support member 200 through the helium gas supplied to the space between the lower surface of the substrate W and the upper surface of the dielectric plate 210 . As a result, the substrate W can be maintained at a set temperature.

제2순환 유로(242)는 냉각 유체 공급 라인(261)을 통해 냉각 유체 저장부(262)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(262)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(262) 내에는 냉각기(263)가 제공될 수 있다. 냉각기(263)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(263)는 냉각 유체 공급 라인(261) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(261)을 통해 제2순환 유로(242)에 공급된 냉각 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.The second circulation passage 242 is connected to the cooling fluid storage unit 262 through a cooling fluid supply line 261 . Cooling fluid is stored in the cooling fluid storage unit 262 . A cooler 263 may be provided in the cooling fluid storage unit 262 . The cooler 263 cools the cooling fluid to a predetermined temperature. Alternatively, the cooler 263 may be installed on the cooling fluid supply line 261 . The cooling fluid supplied to the second circulation passage 242 through the cooling fluid supply line 261 circulates along the second circulation passage 242 and cools the support plate 240 . The cooling of the support plate 240 cools the dielectric plate 210 and the substrate W together to maintain the substrate W at a predetermined temperature.

지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.An insulating plate 270 is provided below the support plate 240 . The insulating plate 270 is provided in a size corresponding to that of the supporting plate 240 . The insulating plate 270 is positioned between the support plate 240 and the bottom surface of the chamber 100 . The insulating plate 270 is provided with an insulating material and electrically insulates the support plate 240 from the chamber 100 .

포커스 링(280)은 기판 지지 부재(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(280)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 외측부(280a)가 내측부(280b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부(280a)는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라스마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라스마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다.The focus ring 280 is disposed on an edge area of the substrate support member 200 . The focus ring 280 has a ring shape and is disposed along the circumference of the dielectric plate 210 . An upper surface of the focus ring 280 may be stepped so that the outer portion 280a is higher than the inner portion 280b. The inner portion 280b of the top surface of the focus ring 280 is positioned at the same height as the top surface of the dielectric plate 210 . The inner portion 280b of the upper surface of the focus ring 280 supports an edge region of the substrate W positioned outside the dielectric plate 210 . The outer portion 280a of the focus ring 280 is provided to surround the edge area of the substrate W. The focus ring 280 expands the electric field forming region so that the substrate W is positioned at the center of the region where plasma is formed. As a result, plasma is uniformly formed over the entire area of the substrate (W) so that each area of the substrate (W) can be uniformly etched.

가스 공급 부재(300)는 공정 챔버(100)의 반응 공간(101)으로 가스를 공급한다. 가스 공급 부재(300)는 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 제1가스 공급홀(105)과 제2가스 공급홀(108)을 통해 공정 챔버(100)의 내부로 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 부재(300)가 반응 공간(101)으로 공급하는 가스는 공정 가스와 패시베이션 가스를 포함한다. 공정 가스는 수소, 그리고 비활성 가스 중 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함할 수 있다. 비활성 가스로는, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 및 라돈(Rn) 등이 있을 수 있다. 패시베이션 가스는 질소계 가스 그리고 비활성 가스 중 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 질소계 가스는 N2, 암모니아(NH3) 및 히드라진(N2H4) 중 선택되는 적어도 하나의 가스를 포함할 수 있다. 비활성 가스로는, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe) 및 라돈(Rn) 등이 있을 수 있다.The gas supply member 300 supplies gas to the reaction space 101 of the process chamber 100 . The gas supply member 300 may supply gas into the process chamber 100 through the first gas supply hole 105 and the second gas supply hole 108 formed on the sidewall of the process chamber 100 . The gas supplied to the reaction space 101 by the gas supply member 300 includes a process gas and a passivation gas. The process gas may include at least one gas selected from hydrogen and an inert gas. Examples of the inert gas include helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and radon (Rn). The passivation gas may include at least one gas selected from a nitrogen-based gas and an inert gas. For example, the nitrogen-based gas may include at least one gas selected from N2, ammonia (NH3), and hydrazine (N2H4). Examples of the inert gas include helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and radon (Rn).

제1가스 공급홀(105)은 제1가스 공급 라인(310)과 연결된다. 제1가스 공급 라인(310)은 공정 가스 공급원(미도시)과 연결된다. 제1가스 공급 라인(310)에는 개폐 부재(311)가 설치되어, 개폐 부재(311)의 개방/폐쇄 동작에 따라 반응 공간(101)에 대한 공정 가스의 공급 여부가 제어될 수 있다. 제2가스 공급홀(108)은 제2가스 공급 라인(320)과 연결된다. 제2 가스 공급 라인(320)은 패시베이션 가스 공급원(미도시)과 연결된다. 제2 가스 공급 라인(320)에는 개폐 부재(321)가 설치되어, 개폐 부재(321)의 개방/폐쇄 동작에 따라 반응 공간(101)에 대한 패시베이션 가스의 공급 여부가 제어될 수 있다.The first gas supply hole 105 is connected to the first gas supply line 310 . The first gas supply line 310 is connected to a process gas supply source (not shown). An opening/closing member 311 is installed in the first gas supply line 310, and supply of process gas to the reaction space 101 may be controlled according to an opening/closing operation of the opening/closing member 311. The second gas supply hole 108 is connected to the second gas supply line 320 . The second gas supply line 320 is connected to a passivation gas supply source (not shown). An opening/closing member 321 may be installed in the second gas supply line 320 , and supply of passivation gas to the reaction space 101 may be controlled according to an opening/closing operation of the opening/closing member 321 .

마이크로파 인가 유닛(400)은 공정 챔버(100)의 반응 공간(101)에 에너지를 인가하여 반응 공간(101) 내의 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스의 일예로 제공된다. 마이크로파 인가 유닛(400)은 공정 가스 및/또는 패시베이션 가스를 여기시켜 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The microwave applying unit 400 is provided as an example of a plasma source that applies energy to the reaction space 101 of the process chamber 100 to excite gas in the reaction space 101 into plasma. The microwave application unit 400 may generate plasma by exciting a process gas and/or a passivation gas.

공정 가스로부터 여기된 플라즈마는 수소 라디칼을 포함할 수 있다. 수소 라디칼은 기판(W)으로 전달되어 기판(W) 상에 부착된 불순물을 제거하거나, 기판(W) 표면에 대한 거칠기를 개선할 수 있다. 패시베이션 가스로부터 여기된 플라즈마는 절연성 부재들의 표면을 패시베이션 시킨다. 상기 절연성 부재들은, 예를 들면, 반응 공간(101)의 천정으로 제공되는 돔 부재(490), 측벽 라이너(미도시), 배기 배플(미도시)등일 수 있다. 이들 부품들 중 적어도 하나는, 예를 들면, 쿼츠, Al2O3, AlN, 및 Y2O3 등의 물질로 이루어질 수 있다.Plasma excited from the process gas may contain hydrogen radicals. The hydrogen radicals may be transferred to the substrate (W) to remove impurities attached to the substrate (W) or improve roughness of the surface of the substrate (W). Plasma excited from the passivation gas passivates the surfaces of the insulating members. The insulating members may be, for example, a dome member 490 provided on the ceiling of the reaction space 101, a side wall liner (not shown), an exhaust baffle (not shown), and the like. At least one of these components may be made of, for example, quartz, Al2O3, AlN, and Y2O3.

마이크로파 인가 유닛(400)은 마이크로파 전원(410), 도파관(420), 마이크로파 안테나(430), 유전체판(470), 냉각판(480) 및 돔 부재(490)를 포함한다.The microwave applying unit 400 includes a microwave power source 410, a waveguide 420, a microwave antenna 430, a dielectric plate 470, a cooling plate 480, and a dome member 490.

마이크로파 전원(410)은 마이크로파를 발생시킨다. 도파관(420)은 마이크로파 전원(410)에 연결되며, 마이크로파 전원(410)에서 발생된 마이크로파가 전달되는 통로를 제공한다.The microwave power source 410 generates microwaves. The waveguide 420 is connected to the microwave power source 410 and provides a passage through which microwaves generated from the microwave power source 410 are transmitted.

도파관(420)의 선단 내부에는 마이크로파 안테나(430)가 위치한다. 마이크로파 안테나(430)는 도파관(420)을 통해 전달된 마이크로파를 공정 챔버(100) 내부에 인가한다. 예컨대, 마이크로파 안테나(430)는 마이크로파 전원(410)이 인가하는 전원을 전달받아 반응 공간(101)에 마이크로파를 인가할 수 있다. 일 예에 있어서, 마이크로파는 2.45 GHz의 주파수로 미리 정해진 파워의 마이크로파일 수 있다. 마이크로파 전원(410)에 인가되는 파워는 약 1000W 내지 약 3500W일 수 있다.A microwave antenna 430 is positioned inside the front end of the waveguide 420 . The microwave antenna 430 applies microwaves transmitted through the waveguide 420 to the inside of the process chamber 100 . For example, the microwave antenna 430 may receive power applied from the microwave power supply 410 and apply microwaves to the reaction space 101 . In one example, the microwave may be a microwave of a predetermined power with a frequency of 2.45 GHz. Power applied to the microwave power source 410 may be about 1000W to about 3500W.

마이크로파 안테나(430)는 안테나판(431), 안테나 로드(433), 외부 도체 (434), 마이크로파 어답터(436), 커넥터(441), 냉각판(443), 그리고 안테나 높이 조절부(445)를 포함한다.The microwave antenna 430 includes an antenna plate 431, an antenna rod 433, an external conductor 434, a microwave adapter 436, a connector 441, a cooling plate 443, and an antenna height adjuster 445. include

안테나판(431)은 두께가 얇은 원판으로 제공되며, 복수의 슬롯 홀(432)들이 형성된다. 슬롯 홀(432)들을 마이크로파가 투과하는 통로를 제공한다. 슬롯 홀(432)들은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 슬롯 홀(432)들은 '×', '+', '-' 등의 형상으로 제공될 수 있다. 슬롯 홀들(432)은 서로 조합되어 복수개의 링 형상으로 배치될 수 있다. 링들은 동일한 중심을 가지고, 서로 상이한 크기의 반경을 가진다.The antenna plate 431 is provided as a circular plate having a thin thickness, and a plurality of slot holes 432 are formed. The slot holes 432 provide passages through which microwaves pass. The slotted holes 432 may be provided in various shapes. The slot holes 432 may be provided in shapes such as 'x', '+', and '-'. The slot holes 432 may be combined with each other and arranged in a plurality of ring shapes. The rings have the same center and different radii.

안테나 로드(433)는 원기둥 형상의 로드(rod)로 제공된다. 안테나 로드(433)는 그 길이 방향이 상하 방향으로 배치된다. 안테나 로드(433)는 안테나판(431)의 상부에 위치하며, 하단부가 안테나판(431)의 중심에 삽입 고정된다. 안테나 로드(433)는 마이크로파를 안테나판(431)에 전파한다.The antenna rod 433 is provided as a cylindrical rod. The length direction of the antenna rod 433 is vertically arranged. The antenna rod 433 is located above the antenna plate 431, and its lower end is inserted and fixed to the center of the antenna plate 431. The antenna rod 433 propagates microwaves to the antenna plate 431 .

외부 도체(434)는 도파관(420)의 선단부 하부에 위치한다. 외부 도체(434)의 내부에는 도파관(420)의 내부공간과 연결되는 공간이 상하방향으로 형성된다. 외부 도체(434)의 내부에는 안테나 로드(433)의 일부 영역이 위치한다.The outer conductor 434 is located below the distal end of the waveguide 420. Inside the outer conductor 434, a space connected to the inner space of the waveguide 420 is formed in a vertical direction. A portion of the antenna rod 433 is located inside the outer conductor 434 .

도파관(420)의 선단부 내부에는 마이크로파 어답터(436)가 위치한다. 마이크로파 어답터(436)는 상단부가 하단부보다 큰 반경을 가지는 콘 형상을 가진다. 마이크로파 어답터(436)의 하단부에는 저면이 개방된 수용 공간이 형성된다.A microwave adapter 436 is positioned inside the front end of the waveguide 420 . The microwave adapter 436 has a cone shape with an upper end having a larger radius than a lower end. An accommodation space with an open bottom is formed at the lower end of the microwave adapter 436 .

수용 공간에는 커넥터(441)가 위치한다. 커넥터(441)는 링 형상으로 제공된다. 커넥터(441)의 외측면은 수용 공간의 내측면에 상응하는 반경을 가진다. 커넥터(441)의 외측면은 수용 공간의 내측면에 접촉되어 고정 위치한다. 커넥터(441)는 전도성 재질로 제공될 수 있다. 안테나 로드(433)의 상단부는 수용 공간 내에 위치하며, 커넥터(441)의 내측 영역에 끼워진다. 안테나 로드(433)의 상단부는 커넥터(441)에 억지로 끼워지며, 커넥터(441)를 통해 마이크로파 어답터(436)와 전기적으로 연결된다.A connector 441 is located in the receiving space. The connector 441 is provided in a ring shape. The outer surface of the connector 441 has a radius corresponding to the inner surface of the accommodation space. The outer surface of the connector 441 comes into contact with the inner surface of the accommodation space and is fixedly positioned. The connector 441 may be provided with a conductive material. The upper end of the antenna rod 433 is located in the accommodation space and is inserted into the inner region of the connector 441 . The upper end of the antenna rod 433 is forcibly inserted into the connector 441 and is electrically connected to the microwave adapter 436 through the connector 441 .

냉각판(443)은 마이크로파 어답터(436)의 상단에 결합된다. 냉각판(443)은 마이크로파 어답터(436)의 상단부 보다 큰 반경을 갖는 판으로 제공될 수 있다. 냉각판(443)은 마이크로파 어답터(436)보다 열전도성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 냉각판(443)은 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 재질로 제공될 수 있다. 냉각판(443)은 마이크로파 어답터(436)의 냉각을 촉진하여, 마이크로파 어답터(436)의 열변형을 방지한다.The cooling plate 443 is coupled to the top of the microwave adapter 436 . The cooling plate 443 may be provided as a plate having a larger radius than the upper end of the microwave adapter 436 . The cooling plate 443 may be made of a material having higher thermal conductivity than the microwave adapter 436 . The cooling plate 443 may be made of copper (Cu) or aluminum (Al). The cooling plate 443 promotes cooling of the microwave adapter 436 and prevents thermal deformation of the microwave adapter 436 .

안테나 높이 조절부(445)는 마이크로파 어답터(436)와 안테나 로드(433)를 연결한다. 그리고, 안테나 높이 조절부(445)는 마이크로파 어답터(436)에 대한 안테나판(431)의 상대 높이가 변경되도록 안테나 로드(433)를 이동시킨다. 안테나 높이 조절부(445)는 볼트를 포함한다. 볼트(445)는 마이크로파 어답터(436)의 상부에서 하부로 상하방향으로 마이크로파 어답터(436)에 삽입되며, 하단부가 수용 공간에 위치한다. 볼트(445)는 마이크로파 어답터(436)의 중심영역에 삽입된다. 볼트(445)의 하단부는 안테나 로드(433)의 상단부에 삽입된다. 안테나 로드(433)의 상단부에는 볼트(445)의 하단부가 삽입 및 체결되는 나사홈이 소정 깊이로 형성된다. 안테나 로드(433)는 볼트(445)의 회전에 따라 상하방향으로 이동된다. 예컨대, 볼트(445)를 시계방향으로 회전하는 경우 안테나 로드(433)는 상승하고, 반시계방향으로 회전하는 경우 안테나 로드(433)는 하강할 수 있다. 안테나 로드(433)의 이동과 함께 안테나판(431)은 상하방향으로 이동될 수 있다.The antenna height adjusting unit 445 connects the microwave adapter 436 and the antenna rod 433. Also, the antenna height adjuster 445 moves the antenna rod 433 so that the relative height of the antenna plate 431 to the microwave adapter 436 is changed. The antenna height adjusting unit 445 includes a bolt. The bolt 445 is inserted into the microwave adapter 436 in a vertical direction from the top to the bottom of the microwave adapter 436, and the lower end is located in the accommodation space. A bolt 445 is inserted into the central region of the microwave adapter 436. The lower end of the bolt 445 is inserted into the upper end of the antenna rod 433. A screw groove into which the lower end of the bolt 445 is inserted and fastened is formed at the upper end of the antenna rod 433 to a predetermined depth. The antenna rod 433 moves up and down according to the rotation of the bolt 445. For example, when the bolt 445 is rotated clockwise, the antenna rod 433 may rise, and when rotated counterclockwise, the antenna rod 433 may descend. Along with the movement of the antenna rod 433, the antenna plate 431 may move vertically.

유전체판(470)은 안테나판(431)의 상부에 위치한다. 유전체판(470)은 알루미나, 석영등의 유전체로 제공된다. 마이크로파 안테나(430)에서 수직 방향으로 전파된 마이크로파는 유전체판(470)의 반경 방향으로 전파된다. 유전체판(470)에 전파된 마이크로파는 파장이 압축되며, 공진된다. 공진된 마이크로파는 안테나판(431)의 슬롯 홀(432)들에 투과된다.The dielectric plate 470 is positioned above the antenna plate 431 . The dielectric plate 470 is provided with a dielectric such as alumina or quartz. The microwave propagated in the vertical direction from the microwave antenna 430 is propagated in the radial direction of the dielectric plate 470 . Wavelengths of microwaves propagated to the dielectric plate 470 are compressed and resonated. Resonated microwaves are transmitted through the slot holes 432 of the antenna plate 431 .

유전체판(470)의 상부에는 냉각판(480)이 제공된다. 냉각판(480)은 유전체판(470)을 냉각한다. 냉각판(480)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 냉각판(480)은 내부에 형성된 냉각 유로(미도시)에 냉각 유체를 흘려 유전체판(470)을 냉각할 수 있다. 냉각 방식은 수냉식 및 공랭식을 포함한다.A cooling plate 480 is provided above the dielectric plate 470 . The cooling plate 480 cools the dielectric plate 470 . The cooling plate 480 may be made of aluminum. The cooling plate 480 may cool the dielectric plate 470 by flowing a cooling fluid through a cooling passage (not shown) formed therein. Cooling methods include water cooling and air cooling.

안테나판(431)의 하부에는 돔 부재(490)가 제공된다. 돔 부재(490)는 알루미나, 석영등의 유전체로 제공된다. 안테나판(431)의 슬롯 홀(432)들을 투과한 마이크로파는 돔 부재(490)를 거쳐 공정 챔버(100) 내부로 방사된다. 방사된 마이크로파의 전계에 의하여 공정 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스는 플라스마 상태로 여기된다. 돔 부재(490)의 상면은 안테나판(431)의 저면과 소정 간격으로 이격될 수 있다.A dome member 490 is provided below the antenna plate 431 . The dome member 490 is provided with a dielectric such as alumina or quartz. Microwaves transmitted through the slot holes 432 of the antenna plate 431 are radiated into the process chamber 100 through the dome member 490 . The process gas supplied into the process chamber 100 is excited into a plasma state by the electric field of the radiated microwaves. The upper surface of the dome member 490 may be spaced apart from the lower surface of the antenna plate 431 at a predetermined interval.

안테나 높이 조절부(445)는 마이크로파 어답터(436)에 대한 안테나판(431)의 상대 높이가 변경되도록 안테나 로드(433)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 안테나 높이 조절부(445)는 안테나 로드(433)를 상하방향으로 이동시켜, 안테나판(431)과 돔 부재(490) 사이를 적절한 간격으로 유지시킬 수 있다.The antenna height adjuster 445 may move the antenna rod 433 up and down so that the relative height of the antenna plate 431 to the microwave adapter 436 is changed. The antenna height adjuster 445 may move the antenna rod 433 in the vertical direction to maintain an appropriate distance between the antenna plate 431 and the dome member 490 .

제어기(500)는 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 제어기(500)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치(10)가 수행할 수 있도록, 기판 처리 장치(10)의 감압 부재(123), 기판 지지 부재(200), 가스 공급 부재(300), 그리고 마이크로파 인가 유닛(400) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(500)는 기판 처리 장치(10)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.The controller 500 may control the substrate processing apparatus 10 . The controller 500 includes the pressure reducing member 123, the substrate support member 200, and the gas supply member 300 of the substrate processing apparatus 10 so that the substrate processing apparatus 10 can perform the substrate processing method described below. ), and at least one of the microwave application unit 400 may be controlled. In addition, the controller 500 includes a process controller including a microprocessor (computer) that controls the substrate processing apparatus 10, a keyboard through which an operator inputs commands to manage the substrate processing apparatus, and the like, and a substrate processing apparatus. A user interface consisting of a display or the like that visualizes and displays the operation status of the substrate processing apparatus, a control program for executing processes executed in the substrate processing apparatus under the control of a process controller, and processing in each component unit according to various data and processing conditions. A storage unit in which a program for processing, that is, a processing recipe is stored may be provided. Also, the user interface and storage may be connected to the process controller. The processing recipe may be stored in a storage medium of the storage unit, and the storage medium may be a hard disk, a portable disk such as a CD-ROM or a DVD, or a semiconductor memory such as a flash memory.

제어기(500)는 히터 전원(231)이 히터(230)에 전달하는 전력의 크기를 조절하여 기판(W)의 온도를 설정 온도로 유지시킬 수 있다. 예컨대, 제어기(500)는 히터 센서가 감지하는 히터(230)의 온도를 실시간으로 인식할 수 있다. 또한, 제어기(500)에는 미리 수행된 실험적 데이터인 히터(230)의 온도에 따라 기판(W)의 온도가 변화하는 파라미터들이 입력되어 있을 수 있다. 제어기(500)는 공정 가스와 패시베이션 가스의 공급을 제어할 수 있다. 제어기(500)는 감압 부재(123)를 제어하여 반응 공간(101)의 압력을 조절할 수 있다.The controller 500 may maintain the temperature of the substrate W at a set temperature by adjusting the amount of power transmitted from the heater power source 231 to the heater 230 . For example, the controller 500 may recognize the temperature of the heater 230 sensed by the heater sensor in real time. In addition, parameters for changing the temperature of the substrate W according to the temperature of the heater 230, which is previously performed experimental data, may be input to the controller 500. The controller 500 may control the supply of process gas and passivation gas. The controller 500 may control the pressure in the reaction space 101 by controlling the pressure reducing member 123 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 4는 도 3의 S100 단계에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 5는 도 3의 S100 단계를 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 3의 S100 단계를 거쳐, 절연성 부재들의 표면이 질소 패시베이션되어 변화하는 것을 모식적으로 나타낸 도면이다.3 is a flow chart showing a substrate processing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a flow chart showing a substrate processing method according to step S100 of FIG. 3, and FIG. 5 is a substrate performing step S100 of FIG. FIG. 6 is a view showing the state of the processing device, and FIG. 6 is a diagram schematically showing that the surfaces of insulating members are changed through nitrogen passivation through step S100 of FIG. 3 .

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 패시베이션 단계(S100)와 플라즈마 어닐링 단계(S200)를 포함한다. 패시베이션 단계(S100)와 플라즈마 어닐링 단계(S200)는 순차적으로 수행된다. 플라즈마 어닐링 단계(S200)는 패시베이션 단계(S100) 이후에 수행된다. 패시베이션 단계(S100)와 플라즈마 어닐링 단계(S200)는 복수 회 반복 처리될 수 있다. 수소 플라스마 어닐링 단계(S200)에 선행하여 대응되는 패시베이션 단계(S100)는 1회씩 수행된다. 패시베이션 단계(S100)의 수행 횟수와 수소 플라즈마 어닐링(S200)의 수행 횟수가 동일할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the substrate processing method according to an embodiment of the present invention includes a passivation step ( S100 ) and a plasma annealing step ( S200 ). The passivation step (S100) and the plasma annealing step (S200) are sequentially performed. A plasma annealing step (S200) is performed after the passivation step (S100). The passivation step (S100) and the plasma annealing step (S200) may be repeatedly processed a plurality of times. Prior to the hydrogen plasma annealing step (S200), the corresponding passivation step (S100) is performed once. The number of times of performing the passivation step (S100) and the number of times of performing the hydrogen plasma annealing (S200) may be the same.

반응 공간으로 반입되는 처리되는 기판(W)은 규소(Si)를 포함하는 소재로 제공될 수 있다. 기판(W)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 플라즈마 처리에 의해 처리되는 피처리체는 반도체 기판, 사파이어 기판, 유리 기판, 유기 EL 기판, 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)용의 기판 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The substrate W to be processed carried into the reaction space may be made of a material containing silicon (Si). The substrate W may include a semiconductor substrate. However, it is not limited thereto, and the object to be processed by the plasma treatment may include any one of a semiconductor substrate, a sapphire substrate, a glass substrate, an organic EL substrate, and a substrate for a flat panel display (FPD).

패시베이션 단계(S100)에서는 반응 공간(101) 내부의 절연성 부재들의 표면이 패시베이션될 수 있다. 상기 절연성 부재들은, 예를 들면, 반응 공간(101)의 천정으로 제공되는 돔 부재(490), 측벽 라이너(미도시), 배기 배플(미도시)등일 수 있다. 이들 부품들 중 적어도 하나는, 예를 들면, 쿼츠, Al2O3, AlN, 및 Y2O3 등의 물질로 이루어질 수 있다.In the passivation step ( S100 ), surfaces of insulating members inside the reaction space 101 may be passivated. The insulating members may be, for example, a dome member 490 provided on the ceiling of the reaction space 101, a side wall liner (not shown), an exhaust baffle (not shown), and the like. At least one of these components may be made of, for example, quartz, Al 2 O 3 , AlN, and Y 2 O 3 materials.

도 4를 참조하면, 패시베이션 단계(S100)는 반응 공간(101)에 기판(W)이 반입되지 않은 상태에서 수행된다(S110 단계). 기판(W)은 반입 전이거나, 또는 이미 앞선 단계에서 수소 플라스마 어닐링 처리가 완료되어 외부로 반출되었을 수 있다. 반응 공간(101)에 기판(W)이 반입되지 않은 상태에서, 반응 공간(101)에 패시베이션 가스의 일 예로 질소계 가스를 공급한다(S120 단계). 질소계 가스는 제1가스 공급 라인(310) 또는 제2가스 공급 라인(320)을 통해 반응 공간(101)으로 공급될 수 있다. 여기에서는 질소계 가스는 제2가스 공급 라인(320)을 통해 반응 공간(101)으로 공급되는 것으로 설명한다. 제어기(500)는 질소계 가스(101)가 반응 공간(101)으로 공급되는 동안, 제1가스 공급 라인(310) 상에 설치된 개폐 부재(311)가 닫힘 상태를 유지하도록 제어하고, 제2가스 공급 라인(320) 상에 설치된 개폐 부재(321)가 열림 상태를 유지하도록 제어한다.Referring to FIG. 4 , the passivation step (S100) is performed in a state in which the substrate (W) is not loaded into the reaction space 101 (step S110). The substrate W may be taken out before being brought in, or after the hydrogen plasma annealing treatment has already been completed in a previous step. In a state in which the substrate W is not loaded into the reaction space 101, a nitrogen-based gas as an example of the passivation gas is supplied to the reaction space 101 (step S120). The nitrogen-based gas may be supplied to the reaction space 101 through the first gas supply line 310 or the second gas supply line 320 . Here, it will be described that the nitrogen-based gas is supplied to the reaction space 101 through the second gas supply line 320 . The controller 500 controls the opening/closing member 311 installed on the first gas supply line 310 to remain closed while the nitrogen-based gas 101 is supplied to the reaction space 101, and controls the second gas supply line 310 to be closed. The opening and closing member 321 installed on the supply line 320 is controlled to maintain an open state.

질소계 가스는, 예를 들어, N2, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4), 플라스마 N2, 리모트 플라즈마 N2, 또는 이들의 조합일 수 있다. 질소계 가스는 150mTorr 내지 1000mTorr의 압력 분위기에서 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급될 수 있다. 반응 공간(101)에 질소계 가스가 충분히 공급되면 질소계 가스의 공급을 중단한다. 질소계 가스가 반응 공간(101)으로 공급될 때, 수소 가스 또는 불활성 가스가 질소계 가스와 함께 공급될 수 있다. 수소 가스 또는 불활성 가스는 제1가스 공급 라인(310) 또는 제2가스 공급 라인(320)을 통해 반응 공간(101)으로 공급될 수 있다. 수소 가스 또는 불활성 가스는 질소계 가스와 상이한 가스 공급관을 통해 반응 공간(101)으로 공급될 수 있다. 즉, 질소계 가스는 제2가스 공급 라인(320)을 통해 반응 공간(101)으로 공급되고, 수소 가스 또는 불활성 가스는 제1가스 공급 라인(310)을 통해 반응 공간(101)으로 공급될 수 있다. 이 경우, 제어기(500)는 제1가스 공급 라인(310) 상의 개폐 부재(311)와 제2가스 공급 라인(320) 상의 개폐 부재(321)가 열림 상태를 유지하도록 제어할 수 있다(도 5 참조). 다른 예로, 수소 가스 또는 불활성 가스는 질소계 가스와 동일한 가스 공급관을 통해 반응 공간(101)으로 공급될 수 있다. 수소 또는 불활성 가스는 150 mTorr~1000 mTorr의 압력 분위기를 유지하며 10~1000sccm 유량으로 공급될 수 있다. 불활성 가스는, 예를 들면, 헬륨(He), 네온(Ne) 및 아르곤(Ar) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 질소는 수소에 잘 해리되므로, 질소계 가스의 공급 단계(S120)에서 수소 가스를 함께 공급할 경우 효과적인 질소 패시베이션이 가능한 효과가 있다. 질소계 가스가 반응 공간(101)으로 도입되는 동안, 마이크로파 전원(410)은 오프(Off) 상태로 제어된다.The nitrogen-based gas may be, for example, N 2 , ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ), plasma N 2 , remote plasma N 2 , or a combination thereof. The nitrogen-based gas may be supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm in a pressure atmosphere of 150 mTorr to 1000 mTorr. When the nitrogen-based gas is sufficiently supplied to the reaction space 101, the supply of the nitrogen-based gas is stopped. When nitrogen-based gas is supplied to the reaction space 101, hydrogen gas or an inert gas may be supplied together with the nitrogen-based gas. Hydrogen gas or inert gas may be supplied to the reaction space 101 through the first gas supply line 310 or the second gas supply line 320 . Hydrogen gas or an inert gas may be supplied to the reaction space 101 through a gas supply pipe different from that of the nitrogen-based gas. That is, nitrogen-based gas may be supplied to the reaction space 101 through the second gas supply line 320, and hydrogen gas or an inert gas may be supplied to the reaction space 101 through the first gas supply line 310. there is. In this case, the controller 500 may control the opening/closing member 311 on the first gas supply line 310 and the opening/closing member 321 on the second gas supply line 320 to maintain an open state (FIG. 5). Reference). As another example, hydrogen gas or an inert gas may be supplied to the reaction space 101 through the same gas supply pipe as the nitrogen-based gas. Hydrogen or an inert gas may be supplied at a flow rate of 10 to 1000 sccm while maintaining a pressure atmosphere of 150 mTorr to 1000 mTorr. The inert gas may include, for example, at least one of helium (He), neon (Ne), and argon (Ar). Since nitrogen is easily dissociated into hydrogen, effective nitrogen passivation is possible when hydrogen gas is supplied together in the step of supplying nitrogen-based gas (S120). While the nitrogen-based gas is introduced into the reaction space 101, the microwave power source 410 is controlled to be off.

다시 도 4를 참조하면, 반응 공간(101)으로 질소계 가스를 도입하는 단계(S110 단계) 이후에는 마이크로파 인가 유닛(400)을 이용하여 질소계 가스를 플라즈마로 여기시켜 플라즈마를 발생시킨다(S120 단계). 이 때, 마이크로파 전원(410)은 온(On) 상태로 제어된다. 마이크로파 전원(410)은 온(On) 상태로 제어됨에 따라 도입된 패시베이션 가스는 플라즈마 상태로 여기된다. 패시베이션 가스로부터 여기된 플라즈마는 절연성 부재들의 표면을 패시베이션 시킨다.Referring back to FIG. 4 , after the step of introducing nitrogen-based gas into the reaction space 101 (step S110), the nitrogen-based gas is excited into plasma using the microwave applying unit 400 to generate plasma (step S120). ). At this time, the microwave power source 410 is controlled to be in an on state. As the microwave power source 410 is controlled to be in an on state, the introduced passivation gas is excited into a plasma state. Plasma excited from the passivation gas passivates the surfaces of the insulating members.

도 5는 도 3의 S100 단계를 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제2가스 공급 라인(320)의 개폐 부재(321)를 개방하여 반응 공간(101)으로 패시베이션 가스를 도입한다. 이 때, 마이크로파 전원(410)은 온(On) 상태로 제어된다. 마이크로파 전원(410)은 온(On) 상태로 제어됨에 패시베이션 가스는 플라즈마 상태로 여기된다. 패시베이션 가스로부터 여기된 플라즈마는 절연성 부재의 표면과 반응하여 절연성 부재를 패시베이션 한다.FIG. 5 is a view showing an appearance of a substrate processing apparatus performing step S100 of FIG. 3 . Referring to FIG. 5 , the passivation gas is introduced into the reaction space 101 by opening the opening/closing member 321 of the second gas supply line 320 . At this time, the microwave power source 410 is controlled to be in an on state. As the microwave power source 410 is controlled to be in an on state, the passivation gas is excited into a plasma state. Plasma excited from the passivation gas reacts with the surface of the insulating member to passivate the insulating member.

도 6은 도 3의 S100 단계를 거쳐, 절연성 부재들의 표면이 질소 패시베이션되어 변화하는 것을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 5은 물질이 쿼츠(SiO2)인 경우에 대하여 예시하고 있지만, 통상의 기술자는 다른 절연성 물질들(예를 들면, Al2O3, AlN, 및 Y2O3)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다.FIG. 6 is a view schematically showing that the surfaces of insulating members undergo nitrogen passivation and change through step S100 of FIG. 3 . 5 illustrates a case in which the material is quartz (SiO2), a person skilled in the art will understand that the same may be applied to other insulating materials (eg, Al2O3, AlN, and Y2O3).

도 6을 참조하면, 쿼츠 재질의 부품의 표면의 일부가 실리콘 산질화물(SiON)로 전환되어 있음을 볼 수 있다. 즉, 종전의 쿼츠 표면 위에 SiON이 새로운 층으로서 퇴적(deposition)된 것이 아니라, 종전의 쿼츠 표면이 패시베이션에 의하여 소정 두께에 걸쳐 SiON으로 전환된 것이다. 여기서　질소(N)는 패시베이션에 이용된　질소계 가스로부터 유래한 것이고, 그 외의 원소들, 즉 실리콘(Si)과 산소(O)는 쿼츠로부터 유래한 것일 수 있다.Referring to FIG. 6 , it can be seen that a part of the surface of a part made of quartz is converted to silicon oxynitride (SiON). That is, SiON is not deposited as a new layer on the previous quartz surface, but the previous quartz surface is converted to SiON over a predetermined thickness by passivation. Here, nitrogen (N) is derived from nitrogen-based gas used for passivation, and other elements, that is, silicon (Si) and oxygen (O) may be derived from quartz.

다시 도 3을 참조하면, 반응 공간 내부의 절연성 부재들의 표면을 패시베이션(S100 단계)한 이후에는 기판에 수소 플라즈마 어닐링(hydrogen plasma annealing, HPA)을 수행할 수 있다(S200). 표면에 SiON 패시베이션층을 갖는 부품에 대하여 수소 플라즈마 어닐링를 수행하면 SiON이 SiO2 로 전환될 수 있다.Referring back to FIG. 3 , after passivating the surfaces of the insulating members inside the reaction space (step S100), hydrogen plasma annealing (HPA) may be performed on the substrate (step S200). When hydrogen plasma annealing is performed on a component having a SiON passivation layer on its surface, SiON can be converted to SiO2.

도 7은 도 3의 S200 단계에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이고, 도 8은 도 3의 S200 단계를 수행하는 기판 처리 장치의 모습을 보여주는 도면이다.FIG. 7 is a flow chart showing a substrate processing method according to step S200 of FIG. 3 , and FIG. 8 is a view showing a substrate processing apparatus performing step S200 of FIG. 3 .

도 7을 참조하면, 어닐링 단계(S200)에서는 반응 공간(101) 내에 기판(W)을 반입하는 단계(S210), 반응 공간(101) 내에 공정 가스를 공급하는 단계(S220) 및 공정 가스를 플라즈마로 여기시키는 단계(S230)가 순차로 수행될 수 있다.Referring to FIG. 7 , in the annealing step (S200), the step of bringing the substrate W into the reaction space 101 (S210), the step of supplying a process gas into the reaction space 101 (S220), and the process gas into a plasma Excitation to (S230) may be performed in sequence.

반응 공간(101) 내에 반입된 기판(W)은 기판 지지 부재(200)의 유전판(210)에 놓일 수 있다. 기판(W)이 유전판(210)에 놓이면 하부 전원 스위치(222)가 온(on)되어 하부 전극(220)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(220)에 인가된 전류에 의해서 하부 전극(220)과 기판(W) 사이에는 전기력이 작용하며, 전기력에 의해 기판(W)이 유전판(210)에 흡착된다. 기판(W)이 유전판(210)에 흡착되면 반응 공간(101)은 밀폐된다. 이후, 제어기(500)는 감압 부재(123)을 작동시켜 반응 공간(101)을 미리 정해진 공정 압력으로 감압한다. 예컨대, 공정 압력은 10mTorr 내지 500mTorr일 수 있다.The substrate W carried into the reaction space 101 may be placed on the dielectric plate 210 of the substrate support member 200 . When the substrate W is placed on the dielectric plate 210, the lower power switch 222 is turned on, and DC current is applied to the lower electrode 220. Electric force is applied between the lower electrode 220 and the substrate W by the current applied to the lower electrode 220 , and the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210 by the electric force. When the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210, the reaction space 101 is sealed. Thereafter, the controller 500 operates the decompression member 123 to depressurize the reaction space 101 to a predetermined process pressure. For example, the process pressure may be 10 mTorr to 500 mTorr.

기판(W)이 유전판(210)에 흡착되고 반응 공간(101)이 공정 압력으로 감압되면, 공정 가스가 반응 공간(101)으로 공급된다. 도 8을 참조하면, 제어기(500)는 반응 공간(101)으로 공정 가스가 공급되도록 제1가스 공급 라인(310)에 설치된 개폐 부재(311)가 열림 상태를 유지하도록 제어하고, 제2가스 공급 라인(320)에 설치된 개폐 부재(321)가 닫힘 상태를 유지하도록 제어한다. 공정 가스는 수소(H2) 또는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 공정 가스로 수소 가스만 공급되거나, 불활성 가스만 공급되거나, 수소 가스와 불활성 가스가 함께 공급될 수 있다.When the substrate W is adsorbed to the dielectric plate 210 and the reaction space 101 is reduced to a process pressure, a process gas is supplied to the reaction space 101 . Referring to FIG. 8 , the controller 500 controls the opening/closing member 311 installed in the first gas supply line 310 to remain open so that the process gas is supplied to the reaction space 101, and the second gas is supplied. The opening/closing member 321 installed on the line 320 is controlled to maintain a closed state. The process gas may include hydrogen (H 2 ) or an inert gas. As the process gas, only hydrogen gas may be supplied, only inert gas may be supplied, or both hydrogen gas and inert gas may be supplied.

반응 공간(101)으로 공정 가스를 공급한 이후에는, 공정 가스를 플라즈마로 여기시킨다. 제어기(500)는 마이크로파 전원(410)을 온(ON) 상태로 제어한다. 마이크로파 전원(410)이 온(On) 상태로 제어됨에 따라 도입된 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기되고, 플라즈마 내에서 공정 가스의 해리가 진행된다. 이때 발생된 라디칼에 의해 기판(W)의 표면이 플라즈마 처리될 수 있다.After the process gas is supplied to the reaction space 101, the process gas is excited into plasma. The controller 500 controls the microwave power supply 410 to be in an ON state. As the microwave power source 410 is controlled to be in an on state, the introduced process gas is excited into a plasma state, and dissociation of the process gas proceeds in the plasma. At this time, the surface of the substrate W may be plasma treated by the generated radicals.

이상의 실시예에서는, 마이크로파를 이용한 플라즈마 처리를 예를 들어 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 고주파 전압을 이용한 플라즈마 어닐링 처리에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 이상의 실시예에서는, 본 발명을 어닐링 처리를 행하는 플라즈마 처리에 적용하였지만, 이에 제한되지 않으며 어닐링 처리 이외의 기판 처리, 예컨대 에칭 처리, 스퍼터링, 막 형성 등을 행하는 플라즈마 처리에도 적용할 수 있다.In the above embodiments, the plasma treatment using microwaves has been described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can also be applied to plasma annealing treatment using high-frequency voltage. Further, in the above embodiments, the present invention was applied to plasma processing for annealing, but is not limited thereto and can be applied to substrate processing other than annealing, such as plasma processing for etching, sputtering, film formation, and the like.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법과 비교예에 따른 기판 처리 방법의 산화막 두께의 변화를 비교한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법과 비교예에 따른 기판 처리 방법의 기판 내의 질소 농도를 비교한 그래프이다.9 is a graph comparing changes in oxide film thickness between a substrate processing method according to an embodiment of the present invention and a substrate processing method according to a comparative example, and FIG. 10 is a substrate processing method according to an embodiment of the present invention and a comparative example. It is a graph comparing the nitrogen concentration in the substrate of the substrate processing method according to.

상술한 기재에 의하면, 본 실시예에 따른 패시베이션 단계는 공정 챔버(100)의 반응 공간(101)이 150mTorr 내지 1000mTorr의 압력 분위기에서 수행된다. 반면, 도 9 및 도 10의 비교예에 따른 패시베이션 단계에서는 본 실시예 보다 낮은 압력에서 수행된다. 구체적으로, 비교예에 따른 패시베이션 단계에서의 압력은 10mTorr 내지 150mTorr일 수 있다.According to the above description, the passivation step according to the present embodiment is performed in the reaction space 101 of the process chamber 100 in a pressure atmosphere of 150 mTorr to 1000 mTorr. On the other hand, in the passivation step according to the comparative example of FIGS. 9 and 10, it is performed at a lower pressure than that of the present embodiment. Specifically, the pressure in the passivation step according to the comparative example may be 10 mTorr to 150 mTorr.

공정 챔버(100)의 반응 공간(101)이 고압으로 유지된 상태에서 패시베이션 가스를 플라즈마로 여기시킬 경우, 생성된 플라즈마는 약한 플라즈마 성질을 가질 수 있다. 이때, 약한 플라즈마 성질은 플라즈마 내에 함유되는 패시메이션 가스 성분의 농도가 낮은 상태, 플라즈마 내 함유되는 활성자 사이의 거리가 상대적으로 먼 상태를 의미할 수 있다. 반대로, 공정 챔버(100)의 반응 공간(101)이 저압으로 유지된 상태에서 패시베이션 가스를 플라즈마로 여기시킬 경우, 생성된 플라즈마는 강한 플라즈마 성질을 가질 수 있다. 이때, 강한 플라즈마 성질은 플라즈마 내 내에 함유되는 패시메이션 가스 성분의 농도가 높 상태, 플라즈마 내 함유되는 활성자 사이의 거리가 상대적으로 가까운 상태를 의미할 수 있다. 이에 따르면, 본 실시예에 따른 패시베이션 단계에서 생성된 플라즈마 경우, 비교예에 따른 패시베이션 단계에서 생성되는 플라즈마보다 약한 플라즈마가 생성될 수 있다.When the passivation gas is excited into plasma while the reaction space 101 of the process chamber 100 is maintained at a high pressure, the generated plasma may have weak plasma properties. At this time, the weak plasma property may mean a state in which the concentration of the passimation gas component contained in the plasma is low, and a state in which the distance between the activators contained in the plasma is relatively long. Conversely, when the passivation gas is excited with plasma while the reaction space 101 of the process chamber 100 is maintained at a low pressure, the generated plasma may have strong plasma properties. At this time, the strong plasma property may mean a state in which the concentration of the passimation gas component contained in the plasma is high and a state in which the distance between the activators contained in the plasma is relatively close. According to this, in the case of the plasma generated in the passivation step according to the present embodiment, a weaker plasma than the plasma generated in the passivation step according to the comparative example may be generated.

패시베이션 단계(S100)에서 절연성 부재가 패시베이션 된 경우, 절연성 부재의 표면에 질소 성분을 포함하는 층이 증착될 수 있다. 이후, 기판(W)이 반입되어 질소 플라즈마 어닐링 단계(S200)가 수행될 경우, 절연성 부재에 증착되어 있던 질소 성분 중 일부가 반응하며 기판(W)의 표면에 증착될 수 있다.When the insulating member is passivated in the passivation step ( S100 ), a layer containing a nitrogen component may be deposited on the surface of the insulating member. Thereafter, when the substrate W is brought in and the nitrogen plasma annealing step (S200) is performed, some of the nitrogen components deposited on the insulating member may react and be deposited on the surface of the substrate W.

이때, 비교예에 따르면, 반응 공간(101)에 본 실시예보다 상대적으로 많은 질소 성분이 잔류하게 되어, 기판(W)에 증착되는 질소 성분이 증가된다. 일반적으로, 복수매의 기판(W)이 하나의 기판 처리 장치(10)에서 연속적으로 처리되는데, 이 과정에서 첫번째로 처리되는 제1기판에 증착되는 패시베이션 성분(질소 성분)과 마지막으로 처리되는 제N기판에 증착되는 패시베이션 성분(질소 성분)의 농도에 차이가 발생한다. 하나의 기판 처리 장치(10)에서 연속 처리가 진행됨에 따라 반응 공간(101) 또는 반응 챔버(100)의 절연성 부재 표면에 잔류하는 패시베이션 가스 성분(질소 성분)이 증가되므로, 제N기판에 증착되는 패시베이션 가스 성분이 제1기판에 증착되는 패시베이션 가스 성분보다 많아지게 된다. 기판(W) 내의 질소 농도가 일정하기 못할 경우, 후속 산화막을 일정하게 성장시킬 수 없다. 즉, 후속 산화막을 성장하는 과정에서 산화막의 두께 차이가 발생되고, 이에 따라 디바이스의 성능이 저하된다.At this time, according to the comparative example, relatively more nitrogen components than in the present embodiment remain in the reaction space 101, so that nitrogen components deposited on the substrate W increase. In general, a plurality of substrates W are continuously processed in one substrate processing apparatus 10, and in this process, a passivation component (nitrogen component) deposited on a first substrate processed first and a second substrate processed last. A difference occurs in the concentration of the passivation component (nitrogen component) deposited on the N substrate. Since the passivation gas component (nitrogen component) remaining on the surface of the insulating member of the reaction space 101 or the reaction chamber 100 increases as the continuous processing proceeds in one substrate processing apparatus 10, the deposited on the Nth substrate The passivation gas component is greater than the passivation gas component deposited on the first substrate. If the nitrogen concentration in the substrate W is not constant, a subsequent oxide film cannot be uniformly grown. That is, in the process of growing a subsequent oxide film, a difference in the thickness of the oxide film is generated, and thus the performance of the device is deteriorated.

그러나, 본 실시예에 따를 경우, 약한 질소 플라즈마를 발생시켜 패시베이션을 수행하므로, 공정 챔버(100) 내부의 질소 농도가 비교예 보다 상대적으로 낮아진다. 따라서, 복수 매의 기판(W)을 처리할 경우, 복수 매의 기판(W)들 사이의 질소 농도의 차이를 최소화하거나 일정하게 유지할 수 있다. 이를 통해, 후속 산화막이 균일하게 성장할 수 있다.However, according to the present embodiment, since passivation is performed by generating weak nitrogen plasma, the nitrogen concentration inside the process chamber 100 is relatively lower than that of the comparative example. Therefore, when processing a plurality of substrates (W), the difference in nitrogen concentration between the plurality of substrates (W) can be minimized or maintained constant. Through this, a subsequent oxide film can grow uniformly.

도 9의 y축은 반응 공간 내의 질소 농도를 나타내고, x축은 하나의 기판 처리 장치(10)를 누적 사용할 경우 사용 시기를 구분한 것이다. 도 9를 참조하면, 비교예에 따를 경우 기판 처리 장치(10)를 누적 사용함에 따라, 초반에서 후반으로 갈수록 질소 농도가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 실시예에 따를 경우 기판 처리 장치(10)의 누적 사용에도 불구하고, 초반, 중반 및 후반의 질소 농도가 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 9 , the y-axis represents the nitrogen concentration in the reaction space, and the x-axis represents the use period when one substrate processing apparatus 10 is used cumulatively. Referring to FIG. 9 , in the case of the comparative example, as the substrate processing apparatus 10 is cumulatively used, it can be seen that the nitrogen concentration increases from the beginning to the second half. On the other hand, according to the present embodiment, it can be confirmed that the nitrogen concentration in the first, middle, and second half is maintained constant despite the cumulative use of the substrate processing apparatus 10 .

도 10의 y축은 기판(W)에 성장되는 산화막의 두께를 나타내고, x축은 하나의 기판 처리 장치(10)를 누적 사용할 경우 사용 시기를 구분한 것이다. 도 10을 참조하면, 비교예에 의할 경우 기판 처리 장치(10)를 누적 사용함에 따라, 초반에서 후반으로 갈수록 산화막의 두께가 얇아지며, 제1기판과 제N기판 사이의 두께 편차가 큰 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 실시예에 따를 경우 기판 처리 장치(10)의 누적 사용에도 불구하고, 기판(W)의 산화막의 두께가 오차 범위 내에서 일정한 두께는 유지하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1기판과 제N기판 사이의 두께 편차가 비교예에 비하여 현저히 작은 것을 확인할 수 있다.In FIG. 10 , the y-axis represents the thickness of the oxide film grown on the substrate W, and the x-axis divides the use time when one substrate processing apparatus 10 is used cumulatively. Referring to FIG. 10, in the case of the comparative example, as the substrate processing apparatus 10 is used cumulatively, the thickness of the oxide film decreases from the beginning to the second half, and the thickness deviation between the first substrate and the N-th substrate is large. You can check. On the other hand, in the case of the present embodiment, it can be seen that the thickness of the oxide film of the substrate W maintains a constant thickness within an error range despite the cumulative use of the substrate processing apparatus 10 . That is, it can be confirmed that the thickness deviation between the first substrate and the N-th substrate is significantly smaller than that of the comparative example.

이에 따르면, 본 실시예는 기판에 대한 표면 처리를 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예는 장치에 제공되는 절연성 부재들을 보호하고, 기판에 파티클 오염을 최소화할 있다. 또한, 본 실시예는 기판 내 질소 농도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 실시예는 일정한 두께의 막을 성장시킬 수 있다.According to this, the present embodiment can effectively perform surface treatment on the substrate. In addition, this embodiment can protect the insulating members provided in the device and minimize particle contamination on the substrate. In addition, this embodiment can keep the nitrogen concentration in the substrate constant. In addition, this embodiment can grow a film with a constant thickness.

또한, 상술한 예에서는 마이크로파를 통해 수소 라디칼을 포함하는 플라즈마를 생성하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상술한 실시 예는 기판(W)의 온도를 조절하는 온도 조절 부재, 그리고 공정 가스로부터 플라즈마를 생성하는 플라즈마 소스를 가지는 장치라면 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. In addition, in the above-described example, the generation of plasma containing hydrogen radicals through microwaves has been described as an example, but is not limited thereto, and the above-described embodiment includes a temperature control member for controlling the temperature of the substrate W, and a process Any device having a plasma source generating plasma from gas may be applied in the same or similar manner.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope equivalent to the written disclosure and / or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.

100: 공정 챔버
200: 기판 지지 부재
300: 가스 공급 부재
400: 마이크로파 인가 유닛
500: 제어기100: process chamber
200: substrate support member
300: gas supply member
400: microwave applying unit
500: controller

Claims (20)

기판을 처리하는 장치에 있어서,
반응 공간을 가지며 하나 이상의 절연성 부재가 상기 반응 공간에 노출되어 제공되는 공정 챔버;
상기 반응 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재;
상기 반응 공간으로 패시베이션 가스 및 공정 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 부재;
상기 패시베이션 가스 또는 상기 공정 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스; 및
상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 반응 공간에 상기 기판이 반입되지 않은 상태에서 상기 패시베이션 가스가 상기 반응 공간으로 공급되고, 공급된 상기 패시베이션 가스가 플라즈마로 여기되도록 상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어하는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing the substrate,
a process chamber having a reaction space and provided with at least one insulating member exposed to the reaction space;
a substrate supporting member supporting a substrate in the reaction space;
a gas supply member selectively supplying passivation gas and process gas to the reaction space;
a plasma source that excites the passivation gas or the process gas into plasma; and
A controller for controlling the gas supply member and the plasma source;
The controller,
The substrate processing apparatus for controlling the gas supply member and the plasma source so that the passivation gas is supplied to the reaction space in a state in which the substrate is not loaded into the reaction space, and the supplied passivation gas is excited into plasma. 제1항에 있어서,
상기 공정 챔버에는,
상기 반응 공간을 배기하는 배기 라인과, 상기 배기 라인 상에 설치되는 감압 부재가 제공되고,
상기 제어기는,
상기 반응 공간의 압력이 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력이 되도록 상기 감압 부재를 제어하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
In the process chamber,
An exhaust line for exhausting the reaction space and a pressure reducing member installed on the exhaust line are provided;
The controller,
A substrate processing apparatus for controlling the pressure reducing member so that the pressure in the reaction space is between 150 mTorr and 1000 mTorr. 제2항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 패시베이션 가스가 10sccm 내지 1000sccm으로 10초 내지 60초 동안 공급되도록 제어하는 기판 처리 장치.According to claim 2,
The controller,
A substrate processing apparatus for controlling the passivation gas to be supplied at 10 sccm to 1000 sccm for 10 seconds to 60 seconds. 제1항에 있어서,
상기 절연성 부재는,
쿼츠, Al2O3, AlN 및 Y2O3 중 어느 하나 이상의 물질로 이루어진 것인 기판 처리 장치.According to claim 1,
The insulating member,
A substrate processing apparatus made of at least one of quartz, Al2O3, AlN and Y2O3. 제1항에 있어서,
상기 패시베이션 가스는 질소계 가스를 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The passivation gas includes a nitrogen-based gas. 제5항에 있어서,
상기 패시베이션 가스는 수소 가스 또는 불활성 가스를 더 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 5,
The passivation gas further comprises hydrogen gas or an inert gas. 제6항에 있어서,
상기 수소 가스 또는 상기 불활성 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급되는 기판 처리 장치.According to claim 6,
The hydrogen gas or the inert gas is supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm. 제1항에 있어서,
상기 패시베이션 가스로부터 여기된 플라즈마는 상기 절연성 부재와 반응하여 상기 절연성 부재의 표면을 패시베이션하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
Plasma excited from the passivation gas reacts with the insulating member to passivate a surface of the insulating member. 제1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 절연성 부재의 표면이 패시베이션된 후에 기판이 상기 반응 공간으로 반입되도록 제어하는 기판 처리 장치.According to claim 1,
The controller,
A substrate processing apparatus for controlling a substrate to be carried into the reaction space after the surface of the insulating member is passivated. 제9항에 있어서,
상기 가스 공급 부재는,
공정 가스를 상기 반응 공간으로 공급하는 제1가스 공급 부재; 및
상기 패시베이션 가스를 상기 반응 공간으로 공급하는 제2가스 공급 부재를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입된 후에 상기 반응 공간으로 상기 공정 가스가 공급되도록 상기 제2가스 공급 부재를 제어하는 기판 처리 장치.According to claim 9,
The gas supply member,
a first gas supply member supplying a process gas to the reaction space; and
And a second gas supply member for supplying the passivation gas to the reaction space,
The controller,
A substrate processing apparatus configured to control the second gas supply member to supply the process gas to the reaction space after the substrate is loaded into the reaction space. 제10항에 있어서,
상기 공정 가스는 수소를 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 10,
The substrate processing apparatus wherein the process gas contains hydrogen. 제11항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 반응 공간으로 반입된 상기 기판에 대하여 수소 플라즈마 어닐링 처리가 수행되도록 상기 가스 공급 부재 및 상기 플라즈마 소스를 제어하는 기판 처리 장치.According to claim 11,
The controller,
A substrate processing apparatus for controlling the gas supply member and the plasma source so that a hydrogen plasma annealing process is performed on the substrate carried into the reaction space. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
반응 공간 내부의 절연성 부재를 패시베이션하는 단계; 및
기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계를 포함하고,
상기 반응 공간 내부의 절연성 부재를 패시베이션 하는 단계는,
상기 반응 공간으로 기판이 반입되지 않은 반응 챔버를 제공하는 단계;
상기 반응 공간 내에 패시베이션 가스를 공급하는 단계; 및
상기 패시베이션 가스를 플라즈마로 여기시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.In the method of treating the substrate,
passivating the insulating member inside the reaction space; and
subjecting the substrate to hydrogen plasma annealing;
The step of passivating the insulating member inside the reaction space,
providing a reaction chamber in which no substrate is loaded into the reaction space;
supplying a passivation gas into the reaction space; and
A substrate processing method comprising exciting the passivation gas with plasma. 제13항에 있어서,
상기 패시베이션 단계에서 상기 반응 공간의 압력은 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력을 유지하는 기판 처리 방법.According to claim 13,
In the passivation step, the pressure of the reaction space maintains a pressure between 150 mTorr and 1000 mTorr. 제14항에 있어서,
상기 패시베이션 가스는 상기 질소계 가스를 포함하되,
상기 질소계 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급되는 기판 처리 방법.According to claim 14,
The passivation gas includes the nitrogen-based gas,
The nitrogen-based gas is supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm. 제15항에 있어서,
상기 패시베이션 가스는 상기 수소 가스 또는 불활성 가스를 더 포함하되,
상기 수소 가스 또는 상기 불활성 가스는 10sccm 내지 1000sccm의 유량으로 상기 질소계 가스와 함께 공급되는 기판 처리 방법.According to claim 15,
The passivation gas further includes the hydrogen gas or an inert gas,
The hydrogen gas or the inert gas is supplied together with the nitrogen-based gas at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm. 제13항에 있어서,
상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계는 상기 패시베이션 단계 이후에 진행되는 기판 처리 방법.According to claim 13,
A substrate processing method in which the hydrogen plasma annealing treatment of the substrate proceeds after the passivation step. 제17항에 있어서,
상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 단계는,
상기 반응 공간에 기판을 반입하는 단계;
상기 반응 공간 내에 공정 가스를 공급하는 단계; 및
상기 공정 가스를 플라즈마로 여기시키는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.According to claim 17,
The step of subjecting the substrate to hydrogen plasma annealing,
bringing a substrate into the reaction space;
supplying a process gas into the reaction space; and
A substrate processing method comprising exciting the process gas with plasma. 제18항에 있어서,
상기 공정 가스는 수소 가스 또는 불활성 가스를 포함하는 기판 처리 장치.According to claim 18,
The process gas includes a hydrogen gas or an inert gas. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
반응 공간을 가지며 하나 이상의 절연성 부재가 상기 반응 공간에 노출되어 제공되는 공정 챔버;
상기 반응 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재;
상기 반응 공간으로 질소계 가스를 포함하는 패시베이션 가스 및 수소를 포함하는 공정 가스를 선택적으로 공급하는 가스 공급 부재;
상기 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스; 및
제어기를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입되기 전에 상기 반응 공간으로 상기 패시베이션 가스를 공급하여 상기 절연성 부재를 패시베이션 처리하는 제1단계와, 상기 기판이 상기 반응 공간으로 반입된 이후 상기 반응 공간으로 상기 공정 가스를 공급하여 상기 기판을 수소 플라즈마 어닐링 처리하는 제2단계가 순차로 진행되도록 제어하되,
상기 제어기는,
상기 반응 공간의 압력이 150mTorr 내지 1000mTorr 사이의 압력이 되도록 제어된 분위기에서, 상기 패시베이션 가스가 10sccm 내지 1000sccm 유량으로 10초 내지 60초 동안 공급되도록 제어하는 기판 처리 장치.In the apparatus for processing the substrate,
a process chamber having a reaction space and provided with at least one insulating member exposed to the reaction space;
a substrate supporting member supporting a substrate in the reaction space;
a gas supply member selectively supplying a passivation gas containing nitrogen-based gas and a process gas containing hydrogen into the reaction space;
a plasma source that excites the gas into plasma; and
including a controller;
The controller,
A first step of passivating the insulating member by supplying the passivation gas into the reaction space before the substrate is loaded into the reaction space; and supplying the process gas into the reaction space after the substrate is loaded into the reaction space. Supply and control so that the second step of hydrogen plasma annealing treatment of the substrate proceeds in sequence,
The controller,
In an atmosphere where the pressure of the reaction space is controlled to be between 150 mTorr and 1000 mTorr, the passivation gas is controlled to be supplied for 10 seconds to 60 seconds at a flow rate of 10 sccm to 1000 sccm.
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